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JP3264276B2 - Method for detecting nucleic acid fragment molecular weight separation pattern - Google Patents
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JP3264276B2 - Method for detecting nucleic acid fragment molecular weight separation pattern - Google Patents

Method for detecting nucleic acid fragment molecular weight separation pattern

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JP3264276B2
JP3264276B2 JP2000152743A JP2000152743A JP3264276B2 JP 3264276 B2 JP3264276 B2 JP 3264276B2 JP 2000152743 A JP2000152743 A JP 2000152743A JP 2000152743 A JP2000152743 A JP 2000152743A JP 3264276 B2 JP3264276 B2 JP 3264276B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はヒトおよびその他生
物の遺伝物質であるDNA,RNAの解析手法に関す
る。特にDNA,RNAの塩基配列決定,あるいは個体
の塩基配列の多様性に基づく制限酵素断片の多型性の計
測に有効な核酸断片分子量分離パターンの検出方法に関
する。
The present invention relates to a method for analyzing DNA and RNA, which are genetic materials of humans and other organisms. In particular, the present invention relates to a method for detecting a nucleic acid fragment molecular weight separation pattern, which is effective for determining the nucleotide sequence of DNA or RNA or measuring the polymorphism of a restriction enzyme fragment based on the diversity of individual nucleotide sequences.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNAの塩基配列決定,すなわちシーケ
ンシングを蛍光検出を用いて自動的に行う方法について
はバイオテクニクス 5巻(1987年)第342頁から
348頁(Bio-Techniques 5(1987)342〜34
8)に記載がある。この方法では,DNAのシーケンシ
ング反応に用いるプライマーに蛍光体を標識している。
この時,DNAの四種の塩基に対応する四種類の反応に
用いるプライマーをそれぞれ別々の蛍光体で標識してお
き,電気泳動により,生成したそれぞれのDNA断片を
同一の泳動路で分子量分離する。電気泳動媒質であるゲ
ルを一定距離泳動してきたところで,蛍光体で標識され
たDNA断片をレーザ光で励起する。この時に発する蛍
光を検出し波長選別することにより蛍光体を識別し,D
NA断片の分子量分離パターンを得る。このパターンを
解析することによりDNAの塩基配列を決定している。
2. Description of the Related Art Methods for automatically determining the base sequence of DNA, that is, sequencing using fluorescence detection, are described in Biotechnics, Vol. 5 (1987), pp. 342 to 348 (Bio-Techniques 5 (1987) 342). ~ 34
8). In this method, a fluorescent substance is labeled on a primer used for a DNA sequencing reaction.
At this time, the primers used for the four kinds of reactions corresponding to the four kinds of bases of the DNA are labeled with different fluorophores, respectively, and the generated DNA fragments are separated by electrophoresis on the same migration path. . When the gel, which is the electrophoresis medium, is electrophoresed for a certain distance, a DNA fragment labeled with a fluorescent substance is excited by a laser beam. Fluorescent substances are identified by detecting the fluorescence emitted at this time and selecting the wavelength.
Obtain the molecular weight separation pattern of the NA fragment. The base sequence of the DNA is determined by analyzing this pattern.

【0003】DNAの制限酵素切断断片の分子量分布の
計測を蛍光検出により行う方法が,ジェノミックス 4
巻(1989年)第129頁から136頁(GENOMICS
4(1989)129〜136)に記載されている。この
方法では,コスミドあるいはプラスミドDNAを制限酵
素で切断し,その断片の両端にある切断部位に,蛍光体
標識二本鎖DNAオリゴマーをライゲーション反応によ
り結合させ,前の段落で説明した方法で用いたのと同様
な装置を用いて,生成した蛍光体標識DNA断片の分子
量分離パターンを得ている。
A method of measuring the molecular weight distribution of a restriction enzyme digested fragment of DNA by fluorescence detection is known as genomics 4.
Volume (1989), pp. 129-136 (GENOMICS
4 (1989) 129-136). In this method, a cosmid or a plasmid DNA is cleaved with a restriction enzyme, and a fluorescent-labeled double-stranded DNA oligomer is bound to the cleavage sites at both ends of the fragment by a ligation reaction, and used in the method described in the preceding paragraph. Using the same apparatus as described above, the molecular weight separation pattern of the generated fluorescent substance-labeled DNA fragment was obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】電気泳動により,DN
Aの塩基配列決定あるいは制限酵素切断断片の分子量分
布の計測を蛍光検出を用いて行う上記従来技術では,励
起光の波長と蛍光を検出する波長を十分離すことができ
ないため,励起光の散乱光成分あるいはゲルからの背景
蛍光の低減が不十分であり,これにより検出感度が決ま
ってしまうという問題点があった。また,四種類の蛍光
体を単一のレーザ光で励起するため,検出感度が四種類
のうちで最も励起効率の低い蛍光体で決まってしまうと
いう問題点があった。従来は,四種類以上の多種類の蛍
光体を単一のレーザ光で励起するのは,実質的に不可能
であった。
SUMMARY OF THE INVENTION In electrophoresis, DN
In the above-described conventional technique in which the nucleotide sequence of A is determined or the molecular weight distribution of the restriction enzyme fragment is measured using fluorescence detection, the wavelength of excitation light cannot be sufficiently separated from the wavelength at which fluorescence is detected. There has been a problem that the background fluorescence from the component or the gel is insufficiently reduced, thereby determining the detection sensitivity. Further, since four kinds of phosphors are excited by a single laser beam, there is a problem that the detection sensitivity is determined by the phosphor having the lowest excitation efficiency among the four kinds. Conventionally, it has been substantially impossible to excite four or more types of phosphors with a single laser beam.

【0005】本発明の目的は,電気泳動における蛍光検
出によるDNAの分子量分離パターンの計測を高感度に
行う電気泳動分離検出方法を提供することにあり,単一
のレーザ光で多種類の蛍光体を励起し,多種類のDNA
試料を識別して検出する方法を提供することにある。本
発明の他の目的は,蛍光の多色検出によるDNAの分子
量分離パターンの計測を高感度に行う核酸断片分子量分
離パターンの検出方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrophoretic separation and detection method for measuring a molecular weight separation pattern of DNA by fluorescence detection in electrophoresis with high sensitivity. To excite the DNA
It is to provide a method for identifying and detecting a sample. It is another object of the present invention to provide a method for detecting a molecular weight separation pattern of nucleic acid fragments, which performs highly sensitive measurement of a DNA molecular weight separation pattern by multicolor detection of fluorescence.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために,電気泳動により分子量分離パターンを計
測する核酸断片試料に二類種以上の蛍光体を標識し,そ
の内の少なくとも一種類の蛍光体を励起して生じる蛍光
のエネルギーの移動により,発光した他の種類の蛍光体
からの蛍光を検出することにより,分子量分離パターン
を計測する。また,二種類以上の核酸断片試料を,電気
泳動媒質中で一定距離泳動した場所で分子量分離し,そ
のパターンを計測するために,それぞれの核酸断片試料
に組み合わせの異なる二種類以上の蛍光体を標識し,標
識蛍光体のうちの少なくとも一種類の蛍光体を励起して
生じる蛍光のエネルギーの移動により,発光する他の種
類の標識蛍光体の発光波長の違いにより,核酸断片試料
の識別を行う。
According to the present invention, in order to achieve the above object, two or more kinds of fluorescent substances are labeled on a nucleic acid fragment sample for which a molecular weight separation pattern is measured by electrophoresis, and at least one of the fluorescent substances is labeled. By measuring the molecular weight separation pattern by detecting the fluorescence emitted from another type of fluorescent substance by transferring the energy of the fluorescent light generated by exciting the fluorescent substance. In addition, two or more types of nucleic acid fragment samples are separated by molecular weight at a place where they have been electrophoresed at a fixed distance in an electrophoresis medium. Identification of a nucleic acid fragment sample is performed based on a difference in emission wavelength of another type of labeled fluorescent material that emits light due to transfer of fluorescence energy generated by exciting at least one of the labeled fluorescent materials. .

【0007】また上記目的を達成するため別の方法とし
て,識別して検出すべき複数種類の核酸断片試料に,二
種以上の蛍光体を標識し,かつ該核酸試料の種類ごとに
標識蛍光体間の距離を変え,該蛍光体の少なくとも一つ
の蛍光体を励起し,該蛍光体およびエネルギー移動によ
り発光する別の蛍光体からの蛍光の強度比を計測する。
In order to achieve the above object, as another method, two or more types of fluorescent substances are labeled on a plurality of types of nucleic acid fragment samples to be identified and detected, and the labeled fluorescent materials are labeled for each type of the nucleic acid samples. The distance between them is changed, at least one of the phosphors is excited, and the intensity ratio of fluorescence from the phosphor and another phosphor that emits light by energy transfer is measured.

【0008】特にDNAシーケンス用に,シーケンス反
応に用いる一本鎖DNAオリゴマーであるプライマーに
二種類の蛍光体を標識し,四種類の塩基種を識別するた
めに,蛍光標識されたプライマーにおいて標識蛍光体間
の距離を15塩基以下の4種類の距離を有するようにす
る。
In particular, for DNA sequencing, a primer, which is a single-stranded DNA oligomer used in a sequencing reaction, is labeled with two kinds of fluorophores, and in order to identify four kinds of bases, a labeled fluorescent primer is used. The distance between the bodies is set to have four types of distances of 15 bases or less.

【0009】エネルギー供与体およびエネルギー受容体
となる二種類の蛍光体間のエネルギー移動の効率につい
ては,フェルスター(Von Th. Foerster)による式が知
られている(アンナーレン デア フュジーク シリーズ
6.2巻(1948年)第55頁から75頁(Annalen der
Physik. 6.Folge. Band2.(1948)pp.55−7
5)参照)。これによれば,エネルギー移動速度はエネ
ルギー供与体,受容体間の距離の6乗に反比例し,供与
体の発光スペクトルと受容体の吸収スペクトルの重なり
に比例する。また,供与体,受容体間の配向によっても
影響を受ける。
For the efficiency of energy transfer between two kinds of phosphors, which are an energy donor and an energy acceptor, a formula by Von Th. Foerster is known (Anneren der Fusig series).
6.2 (1948) pp. 55-75 (Annalen der
Physik. Folge. Band 2. (1948) pp. 55-7
5)). According to this, the energy transfer rate is inversely proportional to the sixth power of the distance between the energy donor and the acceptor, and is proportional to the overlap between the emission spectrum of the donor and the absorption spectrum of the acceptor. It is also affected by the orientation between donor and acceptor.

【0010】エネルギー移動の供与体,受容体間の距離
依存性の実験的研究がストライヤー(L. Stryer)とホー
グランド(R. P. Haugland)によって報告されている(プ
ロシーディングス オブ ザ ナショナル アカデミー オ
ブ サイエンシズ オブ ユー エス エー 58巻(196
7年)第719頁から726頁(Proc. Natl. Acad. Sc
i. USA 58(1967)719−726)参照)。これ
は,ポリペプチドオリゴマーのペプチドの個数を変える
ことにより,その両端にある供与体と受容体の距離を変
化させたもので,エネルギー移動の距離依存性がフェル
スターの式とよく一致していることを示している。また
エネルギー移動の効率として,供与体,受容体間の距離
1.2nmのときの100%,4.6nmのときの16%
という値を得ている。
An experimental study of the distance dependence between energy transfer donors and acceptors has been reported by L. Stryer and RP Haugland (Proceedings of the National Academy of Sciences of Science). USA 58 (196
7 years) pp. 719 to 726 (Proc. Natl. Acad. Sc)
i. USA 58 (1967) 719-726)). This is the result of changing the distance between the donor and acceptor at both ends by changing the number of peptides in the polypeptide oligomer. The distance dependence of the energy transfer agrees well with Forster's equation. It is shown that. The energy transfer efficiency is 100% when the distance between the donor and the acceptor is 1.2 nm, and 16% when the distance is 4.6 nm.
Has been obtained.

【0011】したがって,一本鎖あるいは二本鎖DNA
に標識されたエネルギー供与体と受容体となる蛍光体間
の距離が数nm以下で,前者の発光スペクトルと後者の
吸収スペクトルの重なりが大きければ,両者の間でエネ
ルギー移動が生ずることになり,しかも,10%以上1
00%に近い効率のエネルギー移動が期待できる。すな
わちエネルギー供与体となる蛍光体を励起すると,エネ
ルギー受容体からの高効率な発光が観測できる。また,
エネルギー供与体となる蛍光体だけが標識されている場
合と比較して,発光波長が長波長側にシフトするため励
起光の波長と発光の波長が離れる。このため,計測に際
して励起光の散乱などの影響を受けにくくなる。以上の
理由により高感度な蛍光計測が実現できる。
Therefore, single-stranded or double-stranded DNA
If the distance between the energy donor and the acceptor phosphor is several nm or less and the overlap between the emission spectrum of the former and the absorption spectrum of the latter is large, energy transfer will occur between the two. Moreover, 10% or more 1
Energy transfer with an efficiency close to 00% can be expected. That is, when the phosphor serving as the energy donor is excited, highly efficient light emission from the energy acceptor can be observed. Also,
Compared to the case where only the fluorescent substance serving as the energy donor is labeled, the emission wavelength shifts to the longer wavelength side, so that the wavelength of the excitation light is separated from the wavelength of the emission light. Therefore, the measurement is less susceptible to scattering of excitation light. For the above reasons, highly sensitive fluorescence measurement can be realized.

【0012】また,同一の波長で励起できる複数の発光
体を選択する場合に,エネルギー移動による発光を利用
すれば,同一のエネルギー供与体に対して高い効率でエ
ネルギー移動を受ける複数の受容体の組み合わせ,ある
いは,同一の波長で高効率で励起できる複数の蛍光体と
それぞれから高い効率でエネルギー移動を受ける受容体
の組み合わせなどが可能となり,高効率に励起できる,
すなわち高感度に検出できる蛍光体の選択の幅が広が
る。
Further, when selecting a plurality of luminous bodies which can be excited at the same wavelength, if light emission by energy transfer is used, a plurality of acceptors receiving energy transfer with high efficiency to the same energy donor can be selected. Combination, or combination of multiple phosphors that can be excited at the same wavelength with high efficiency and receptors that receive energy transfer from each with high efficiency, etc., are possible, and high efficiency excitation is possible.
That is, the range of choice of the fluorescent substance that can be detected with high sensitivity is expanded.

【0013】以上,エネルギー供与体と受容体間の,二
分子間のエネルギー移動の場合を説明したが,励起波長
と発光波長のシフトをより大きくしたり,同時に検出で
きる発光体の数をより多くするためには,三分子あるい
はそれ以上の分子間のエネルギー移動を利用することが
できる。すなわち,まず最も短波長側の蛍光体を励起し
て,この蛍光体の蛍光スペクトルと重なりの大きな励起
スペクトルを持つ第二の蛍光体との間でエネルギー移動
を起こして,これを励起する。次にこの第二の蛍光体の
蛍光スペクトルと重なりの大きな励起スペクトルを持つ
第三の蛍光体との間でエネルギー移動を起こして,これ
を励起する。このように順次長波長側の蛍光スペクトル
を持つ蛍光体を励起することにより,励起波長と発光波
長のシフトを大きくしたり,同時に検出できる発光体の
数を多くすることが可能となる。
The case of energy transfer between two molecules between an energy donor and an acceptor has been described above. However, the shift between the excitation wavelength and the emission wavelength can be increased, and the number of illuminants that can be detected simultaneously can be increased. To do this, energy transfer between three or more molecules can be used. That is, first, the fluorescent material on the shortest wavelength side is excited, and energy is transferred between the fluorescent material and the second fluorescent material having an excitation spectrum that overlaps greatly to excite the fluorescent material. Next, energy transfer occurs between the fluorescence spectrum of the second phosphor and the third phosphor having an excitation spectrum having a large overlap, thereby exciting the second phosphor. By sequentially exciting the phosphors having the fluorescence spectrum on the long wavelength side in this manner, it becomes possible to increase the shift between the excitation wavelength and the emission wavelength, and to increase the number of simultaneously detectable phosphors.

【0014】一方,エネルギー供与体と受容体間の距離
を変化させるとエネルギー移動の効率も変化することに
なる。すなわち,エネルギー供与体と受容体間の距離を
変化させることにより,エネルギー供与体からの発光と
受容体からの発光の強度比を変化させることができる。
したがって,同一の組み合わせのエネルギー供与体と受
容体で,核酸試料の種類ごとにその距離を変えることに
より,エネルギー供与体からの発光と受容体からの発光
の強度比を計測することにより,該核酸試料の識別が可
能となる。
On the other hand, if the distance between the energy donor and the acceptor is changed, the efficiency of energy transfer will also change. That is, by changing the distance between the energy donor and the acceptor, the intensity ratio between the light emission from the energy donor and the light emission from the acceptor can be changed.
Therefore, by measuring the intensity ratio of the luminescence from the energy donor to the luminescence from the acceptor by changing the distance for each type of nucleic acid sample with the same combination of energy donor and acceptor, The sample can be identified.

【0015】エネルギー移動の効率として10%程度以
上あれば,単一のレーザで四種類の蛍光体を励起する場
合に比較して十分な発光が得られる。したがって,一本
鎖状態のDNAおよび二本鎖状態のDNAとも,エネル
ギー供与体,受容体間の距離は,15塩基程度以下であ
ればよい。すなわち,二本鎖状態では塩基対の間隔は1
5塩基で数nmであり,1本鎖状態でも鎖の折れたたみ
を考慮すれば,平均距離は数nm以下になる。
If the efficiency of energy transfer is about 10% or more, sufficient light emission can be obtained as compared with the case where four kinds of phosphors are excited by a single laser. Therefore, the distance between the energy donor and the acceptor may be about 15 bases or less for both single-stranded DNA and double-stranded DNA. That is, in the double-stranded state, the base pair spacing is 1
It is several nm for 5 bases, and the average distance becomes several nm or less even in a single-stranded state in consideration of chain folding.

【0016】DNAシーケンシングの場合には,シーケ
ンシング反応に用いる,塩基種ごとの四種類のプライマ
ー,すなわち一本鎖DNAオリゴマーの種類ごとにエネ
ルギー供与体と受容体間の距離を変えることにより,シ
ーケンス反応生成物である種々の長さのDNA断片の塩
基種を識別できる。
In the case of DNA sequencing, by changing the distance between the energy donor and the acceptor for each type of single-stranded DNA oligomer, four types of primers used for the sequencing reaction, ie, for each type of single-stranded DNA oligomer, The base species of DNA fragments of various lengths, which are the products of the sequence reaction, can be identified.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】第1の実施例 以下,本発明による第1の実施例を図1から図3により
説明する。本実施例では,λファージDNAをモデル物
質として,これを異なる組み合わせの制限酵素で切断し
た試料をそれぞれ異なる組み合わせの蛍光体で標識して
おき,それを同一泳動路で,同時に電気泳動し,そのパ
ターンの違いを発光波長の違いにより識別する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, using λ phage DNA as a model substance, samples obtained by cleaving the λ phage DNA with different combinations of restriction enzymes were labeled with different combinations of fluorophores, and then electrophoresed simultaneously on the same migration path. Differences in patterns are identified by differences in emission wavelength.

【0018】本実施例では,制限酵素HindIIIの切断部
位に,その間でエネルギー移動を生ずる二種類の蛍光体
を標識した二本鎖DNAオリゴマー1a,1bをライゲ
ーション反応により導入する。図1に示すように,エネ
ルギー供与体としてはアルゴンイオンレーザ(発振波長
488nm)で効率よく励起できるフルオレセインイソ
チオシアネイト(FITC)2を用いる。エネルギー受
容体として,励起スペクトルがFITC2の蛍光スペク
トルと重なりが大きいテトラメチルローダミンイソチオ
シアネイト(TRITC)3,スルフォローダミン10
1の塩化スルフォン酸誘導体(商品名テキサスレッド)
4を用いる。
In this embodiment, double-stranded DNA oligomers 1a and 1b labeled with two kinds of fluorescent substances which generate energy transfer between them are introduced into a cleavage site of a restriction enzyme HindIII by a ligation reaction. As shown in FIG. 1, fluorescein isothiocyanate (FITC) 2 which can be efficiently excited by an argon ion laser (emission wavelength: 488 nm) is used as an energy donor. As an energy acceptor, tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC) 3, which has a large overlap with the fluorescence spectrum of FITC2, and sulfolodamine 10
1 sulfonic acid derivative (Texas Red)
4 is used.

【0019】ライゲーション反応による標識蛍光体の導
入に用いるDNA二本鎖オリゴマーは以下の配列番号1
の構造を有し,右端の一本鎖部分がHindIIIによる切断
形状と一致しており,ライゲーション反応により,Hind
III切断断片の切断部位に選択的に結合する。
The DNA double-stranded oligomer used for the introduction of the labeled fluorescent substance by the ligation reaction is as follows:
The single-stranded portion at the right end matches the cleavage shape of HindIII.
Selectively binds to the cleavage site of the III cleavage fragment.

【0020】5′−CGTTGTAAAACGACGG
CCAGT−3′ 3′−GCAACATTTTGCTGCCGGTCAT
CGA−5′ 蛍光体の標識位置は,FITC2が下側の鎖の3′側か
ら12番目のCと13番目のTの間のリンの部分で,T
RITC3及びテキサスレッド4が上側の鎖の5′から
3番目のTと4番目のTの間のリンの部分とする。エネ
ルギー供与体および受容体のオリゴヌクレオチドへの標
識には特開昭61−44353号公報に開示の方法を用いる。
この方法は,ポリヌクレオチドの蛍光体標識部位のリン
酸結合を官能基を有するホスホン酸結合に置き換え,こ
の官能基と蛍光体を結合させることにより蛍光体標識を
実現するものであり,任意の位置に標識物を導入できる
手法である。
5'-CGTTTGTAAAACGACGG
CCAGT-3 '3'-GCAACATTTTGCTGCCGGTCAT
The labeling position of the CGA-5 'phosphor is FITC2 at the phosphorus moiety between the 12th C and 13th T from the 3' side of the lower chain.
RITC3 and Texas Red 4 are the portions of the phosphorus between the third and fourth T from 5 'of the upper strand. The method disclosed in JP-A-61-44353 is used for labeling the energy donor and the acceptor with the oligonucleotide.
In this method, the phosphoric acid bond at the fluorescent labeling site of the polynucleotide is replaced by a phosphonic acid bond having a functional group, and the fluorescent group is realized by binding the functional group to the fluorescent substance. This is a technique that allows the introduction of a label to the target.

【0021】本実施例では,蛍光体標識をヌクレオチド
骨格のリン原子に結合させる場合を説明したが,標識位
置はこれに限定されるものではなく,サイエンス,23
8巻(1987年)336頁〜341頁(Science,2
38(1987)pp.336〜341)に記載されている
のと同様な方法を用いて,塩基に標識することも可能で
ある。
In this embodiment, the case where the fluorescent label is bonded to the phosphorus atom of the nucleotide skeleton has been described. However, the label position is not limited to this.
8 (1987) pages 336-341 (Science, 2
38 (1987) pp. 336 to 341), and it is also possible to label the base using a method similar to that described in the above.

【0022】二本鎖オリゴマーは,それを構成する各鎖
を別々に合成し,後からアニーリングにより二本鎖とす
る。
The double-stranded oligomer is prepared by separately synthesizing each of the constituent chains, and thereafter annealing to form a double-stranded chain.

【0023】蛍光体標識した二本鎖DNAオリゴマー1
a,1bのそれぞれの蛍光スペクトルを図2に示す。こ
れはアルゴンレーザの発振波長である488nmで励起
した場合のスペクトルで,それぞれのエネルギー供与体
と受容体の間で充分な量のエネルギー移動が起こってい
る。しかもTRITC3とテキサスレッド4を共通に励
起できる発振波長543nmのHe−Neレーザで励起
した場合と同等以上の発光強度が得られる。したがっ
て,それぞれのレーザ(アルゴンレーザ,〜10mW,
He−Neレーザ,〜1mW)で得られる励起光の強
度,および励起波長と発光波長の差による散乱光強度の
強弱を考えると,エネルギー移動を利用した方が,より
高感度な蛍光検出が実現できることになる。
Fluorescently labeled double-stranded DNA oligomer 1
FIG. 2 shows the respective fluorescence spectra of a and 1b. This is a spectrum when excited at 488 nm, which is the oscillation wavelength of an argon laser, and a sufficient amount of energy transfer occurs between each energy donor and acceptor. Moreover, an emission intensity equal to or higher than that obtained when excited by a He-Ne laser having an oscillation wavelength of 543 nm that can excite TRITC3 and Texas Red 4 in common can be obtained. Therefore, each laser (argon laser, 〜1010 mW,
Considering the intensity of the excitation light obtained with a He-Ne laser (up to 1 mW) and the intensity of the scattered light due to the difference between the excitation wavelength and the emission wavelength, more sensitive fluorescence detection is realized using energy transfer. You can do it.

【0024】DNA試料の調製は以下の手順で行う。λ
ファージDNAを制限酵素HindIIIで消化した分解生成
物(λ/HindIII;市販品)5に,それぞれ約十倍量の蛍
光標識した二本鎖DNAオリゴマー1a,1bを加え,
市販のライゲーションキットを用いて,16℃で30分
間ライゲーション反応6を行ない,反応生成物をエタノ
ール沈殿により精製する。次にテキサスレッド4を含む
反応生成物を50mMのTris−HCl(pH7.5),1
0mMのMgCl2,1mMのDithiothreitol,50mM
のNaClからなる,37℃のバッファー中で制限酵素
HinfIにより制限酵素消化反応7を行ない,反応生成物
をエタノール沈殿により精製する。
The preparation of a DNA sample is performed in the following procedure. λ
To a degradation product (λ / HindIII; commercially available product) 5 obtained by digesting the phage DNA with the restriction enzyme HindIII, about ten times the amount of each of the fluorescently labeled double-stranded DNA oligomers 1a and 1b was added.
Ligation reaction 6 is performed at 16 ° C. for 30 minutes using a commercially available ligation kit, and the reaction product is purified by ethanol precipitation. Next, the reaction product containing Texas Red 4 was added to 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1
0 mM MgCl 2 , 1 mM Dithiothreitol, 50 mM
Restriction enzyme in 37 ° C buffer consisting of NaCl
A restriction enzyme digestion reaction 7 is performed with HinfI, and the reaction product is purified by ethanol precipitation.

【0025】次に,これら反応生成物を混合8し,同一
の電気泳動路に注入し,電気泳動9を行う。ガラス板6
1に挟まれる電気泳動用のゲル60としては,3%のア
クリルアミドゲルを用いる。ゲル60の上端と下端の間
に30V/cm程度の電圧を印加する。蛍光の計測は,泳
動距離10cmのところで,ゲル60の端面より,レーザ
光源62からのアルゴンレーザ光63を反射鏡64によ
り,DNA断片70の泳動方向に垂直に入射させること
により行う。反応生成物中の各DNA断片70がレーザ
光の照射部位を通過するときに発する発光像を蛍光二色
検出装置で受光する。蛍光二色検出装置は,レーザ光照
射部位の線状の像を二つに分割するプリズム65,それ
ぞれの像からのビームが通過するそれぞれ透過特性の異
なる光学フィルター66,像を結像せしめるレンズ系6
7と二次元検出器68から構成される。光学フィルター
66として,TRITC3からの発光を主に透過させる
中心波長580nmで半値幅40nmのものと,テキサ
スレッド4からの発光を主に透過させる中心波長615
nmで半値幅30nmのものを用いた。二次元検出器6
8としては,イメージインテンシファイア付きのCCD
カメラを用いた。二次元検出器68からの信号はデータ
処理装置69で処理し,色補正計算によりそれぞれの蛍
光体からの発光を識別する。色補正計算は,それぞれの
発光スペクトルと光学フイルターの透過特性から求まる
パラメータにより,観測された二種類の発光スペクトル
の発光強度値の線形結合により,それぞれの蛍光体の発
光強度を求めるものである。観測された信号の一例を図
3に示す。λファージDNAをHindIIIで消化した断片
からの信号とそれをさらにHinfIで消化した断片からの
信号を明瞭に識別して検出することができる。
Next, these reaction products are mixed 8, injected into the same electrophoresis path, and subjected to electrophoresis 9. Glass plate 6
A 3% acrylamide gel is used as the gel 60 for electrophoresis sandwiched between 1. A voltage of about 30 V / cm is applied between the upper end and the lower end of the gel 60. The measurement of the fluorescence is performed by causing an argon laser beam 63 from a laser light source 62 to be incident perpendicularly to the migration direction of the DNA fragment 70 from the end surface of the gel 60 at a migration distance of 10 cm by a reflecting mirror 64. An emission image generated when each DNA fragment 70 in the reaction product passes through the laser light irradiation site is received by the fluorescent two-color detection device. The fluorescent two-color detection device includes a prism 65 that divides a linear image of a laser beam irradiation site into two, an optical filter 66 through which a beam from each image passes, and a lens system that forms an image. 6
7 and a two-dimensional detector 68. The optical filter 66 has a center wavelength of 580 nm for transmitting light emitted from TRITC3 mainly and a half value width of 40 nm, and a center wavelength 615 for transmitting light emitted mainly from Texas Red 4 mainly.
The half-width of 30 nm was used. Two-dimensional detector 6
8 is a CCD with an image intensifier
A camera was used. The signal from the two-dimensional detector 68 is processed by the data processing device 69, and the light emission from each phosphor is identified by color correction calculation. In the color correction calculation, the emission intensity of each phosphor is obtained by a linear combination of the emission intensity values of the two types of emission spectra observed, based on the parameters obtained from the respective emission spectra and the transmission characteristics of the optical filter. FIG. 3 shows an example of the observed signal. The signal from the fragment obtained by digesting the λ phage DNA with HindIII and the signal from the fragment further digested with Hinfl can be clearly identified and detected.

【0026】本実施例は,λファージDNAをモデル試
料として用いたものであるが,本手法は以下のような用
途に有効である。まず第一に,その制限酵素切断断片の
分子量分布を調査したいDNAの,ある制限酵素消化物
と,その切断断片の分子量分布が知られている特定の制
限酵素消化物を,それぞれ異なる蛍光体の組み合わせで
標識しておき,それぞれの電気泳動パターンの比較をそ
れぞれの発光の波長を識別して行う。これにより前記の
DNA断片の分子量分布を求めることが可能となる。他
の例として,例えば菌株の異なる細菌類のゲノムDNA
をそれぞれ異なる蛍光体の組み合わせで標識しておき,
それぞれの同じ制限酵素の組合せによる消化断片の電気
泳動パターンの比較を,それぞれの蛍光体の発光の波長
を識別して,その差を求めることにより,菌株の違いに
よるDNA消化断片の相違の部分のみを選択的に検出す
ることができる。後者の例は,遺伝性の疾患を有する個
体と正常な個体間の比較を行う場合にも有効である。
In this embodiment, λ phage DNA is used as a model sample, but this technique is effective for the following uses. First of all, a certain restriction enzyme digest of DNA whose molecular weight distribution of the restriction enzyme fragment is to be investigated and a specific restriction enzyme digest of which the molecular weight distribution of the fragment is known are separated into different fluorescent substances. Labeling is performed in combination, and comparison of each electrophoresis pattern is performed by identifying each emission wavelength. This makes it possible to determine the molecular weight distribution of the DNA fragment. As another example, for example, genomic DNA of bacteria of different strains
Are labeled with different combinations of phosphors,
The comparison of the electrophoretic patterns of the digested fragments by the same combination of the same restriction enzymes was performed, and the difference in the wavelength of the DNA digested fragment due to the difference in the strain was determined by identifying the emission wavelength of each fluorophore and determining the difference. Can be selectively detected. The latter example is also effective when comparing individuals with a genetic disease and normal individuals.

【0027】第2の実施例 本発明による第2の実施例を図4および図5により説明
する。本実施例は,DNAの塩基配列の決定を対象にし
たものである。DNAのシーケンス反応はサンガー法に
よる。DNAの4種の塩基に対応する,シーケンス用の
プライマー33,34,35,36として以下の4種の
蛍光体の組み合わせを用いる。最初の二つは,第一の実
施例と同じ組み合わせ,FITC28とTRITC2
9,およびテキサスレッド30であり,残りの二つとし
て,FITC28と526nmに発光のピークをもつサ
クシニルフルオレセイン誘導体(SF526)31,およ
びFITC28と680nmに発光のピークをもつフタ
ロシアニン誘導体32の組み合わせを用いた。FITC
28と上記の各蛍光体はプライマー上で4塩基程度離し
て標識する。エネルギー供与体および受容体のオリゴヌ
クレオチドへの標識には,第1の実施例と同じように,
特開昭61−44353号公報に開示の方法を用いる。エネル
ギー供与体および受容体をオリゴヌクレオチドに一個ず
つ標識するために以下の標識法を用いる。上記の標識位
置にホスホン酸を導入したオリゴヌクレオチドにまずF
ITC28を標識する反応を行う。この時反応生成物を
液体クロマトグラフィーで随時モニターし,DNA由来
の260nmの吸光度とFITC28由来の490nm
の吸光度を比較することにより,FITC28がある程
度導入されて,しかも,FITC28が2個導入されて
いるものがそれほど多くない段階で反応を停止する。こ
の反応生成物をアクリルアミドゲル中で電気泳動し,無
標識のオリゴヌクレオチドとFITC28が一個および
二個導入されたものを分離し,FITC28が一個導入
された部分を含むゲルを切り出し,その中に含まれるオ
リゴヌクレオチドを精製する。このようにして生成した
FITC標識DNAオリゴマーに,TRITC29,テ
キサスレッド30,SF526 31,フタロシアニン
誘導体32をそれぞれ標識する反応を行う。以上の反応
プロセスにより,TRITC29,テキサスレッド3
0,SF526 31,フタロシアニン誘導体32のいずれ
かと,FITC28が一個ずつ標識されたDNAオリゴ
マー33,34,35,36が得られる。なお,サキシ
ニルフルオレセイン誘導体およびフタロシアニン誘導体
はそれぞれ特開平1−180455号公報,PCT出願WO8
8/04777号公報に開示の方法で合成できる。
Second Embodiment A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is directed to the determination of the base sequence of DNA. The DNA sequencing reaction is based on the Sanger method. A combination of the following four kinds of fluorescent substances is used as primers 33, 34, 35, 36 for sequencing corresponding to four kinds of bases of DNA. The first two are the same combination as in the first embodiment, FITC28 and TRITC2.
9, and Texas Red 30, and the remaining two were a combination of a succinylfluorescein derivative (SF526) 31 having an emission peak at FITC 28 and 526 nm, and a phthalocyanine derivative 32 having an emission peak at FITC 28 and 680 nm. . FITC
28 and each of the above phosphors are labeled on the primer with a distance of about 4 bases. The labeling of the oligonucleotide with the energy donor and the acceptor was performed in the same manner as in the first embodiment.
The method disclosed in JP-A-61-44353 is used. The following labeling method is used to label the energy donor and acceptor one by one on the oligonucleotide. First, the oligonucleotide having a phosphonic acid introduced at the above-mentioned label position is labeled with F
A reaction for labeling ITC28 is performed. At this time, the reaction product was monitored at any time by liquid chromatography, and the absorbance at 260 nm derived from DNA and 490 nm derived from FITC28 were monitored.
By comparing the absorbances of the two, the reaction is stopped at a stage where FITC 28 has been introduced to some extent and two FITC 28 have not been introduced so much. The reaction product is subjected to electrophoresis in an acrylamide gel to separate an unlabeled oligonucleotide and one into which one and two FITC28 have been introduced, cut out a gel containing a part into which one FITC28 has been introduced, and contained the gel therein. The oligonucleotide to be purified is purified. The FITC-labeled DNA oligomer thus produced is subjected to a reaction for labeling TRITC 29, Texas Red 30, SF526 31, and phthalocyanine derivative 32, respectively. By the above reaction process, TRITC29, Texas Red 3
Thus, DNA oligomers 33, 34, 35 and 36 in which one of 0, SF526 31, and the phthalocyanine derivative 32 and one FITC 28 are labeled are obtained. The saxinylfluorescein derivative and the phthalocyanine derivative are disclosed in JP-A-1-180455 and PCT application WO8, respectively.
It can be synthesized by the method disclosed in JP-A-8 / 04777.

【0028】シーケンス反応37は通常の反応プロトコ
ルに準じて行う。塩基種ごとの反応生成物38,39,
40,41を混合8して,図5に示すように,ガラス板
61に挟まれ,ウレアを混合した変性条件下のアクリル
アミドゲル60の同一泳動路で電気泳動9を行い,DN
A断片をその分子量によって分離し,レーザ光47を泳
動路と垂直なゲル60の側面方向から入射して,DNA
断片から発する蛍光を検出する。DNA断片上の標識蛍
光体からの発光の計測44は,第1の実施例と同様な励
起用レーザ光,電気泳動装置,および光検出器の組合せ
により検出する。第1の実施例との違いは,図5に示し
た発光像の像分割部分にあり,本実施例では4種類の発
光を検出するために,五角形のプリズム48と透過特性
のことなる4種類の光学フィルター49を用い,結像レ
ンズ系50により結像面51に像52を結像させる。
The sequence reaction 37 is performed according to a usual reaction protocol. Reaction products 38, 39,
As shown in FIG. 5, electrophoresis 9 is performed on the same electrophoresis path of acrylamide gel 60 under denaturing conditions in which urea is mixed with urea, as shown in FIG.
The fragment A is separated according to its molecular weight, and a laser beam 47 is incident from the side of the gel 60 perpendicular to the migration path, and the DNA
The fluorescence emitted from the fragments is detected. The measurement 44 of the light emission from the labeled fluorescent material on the DNA fragment is detected by the same combination of the excitation laser light, the electrophoresis apparatus, and the photodetector as in the first embodiment. The difference from the first embodiment lies in the image division portion of the emission image shown in FIG. 5. In this embodiment, in order to detect four types of light emission, a pentagonal prism 48 and four types having different transmission characteristics are used. The image 52 is formed on the image plane 51 by the image forming lens system 50 using the optical filter 49 described above.

【0029】なお本実施例では,4番目のプローブの代
替例として図6に示すように,FITC28,テキサス
レッド30,フタロシアニン誘導体32の3種類の蛍光
体を4塩基程度ずつ離してプライマーを標識し,T反応
用プライマー36を得て,フタロシアニン誘導体32か
らの発光を高い効率で観測することができる。
In this embodiment, as an alternative to the fourth probe, as shown in FIG. 6, three kinds of fluorescent materials, FITC28, Texas Red 30, and phthalocyanine derivative 32, are separated by about 4 bases each to label the primer. , T reaction primer 36, and light emission from the phthalocyanine derivative 32 can be observed with high efficiency.

【0030】この例では,三分子の分子間のエネルギー
移動を利用している。すなわち,まず最も短波長側に発
光ピークを有する蛍光体FITC28を励起して,この
蛍光体の蛍光スペクトルと重なりの大きな励起スペクト
ルを持つ第二の蛍光体,テキサスレッド30との間でエ
ネルギー移動を起こして,これを励起する。次にこの第
二の蛍光体の蛍光スペクトルと重なりの大きな励起スペ
クトルを持つ第三の蛍光体,フタロシアニン誘導体32
との間でエネルギー移動を起こして,これを励起する。
このように順次長波長側の蛍光スペクトルを持つ蛍光体
を励起することにより,励起波長と発光波長のシフトを
大きくしている。
In this example, energy transfer between three molecules is used. That is, first, the fluorescent substance FITC28 having the emission peak on the shortest wavelength side is excited, and energy transfer is performed between the second fluorescent substance, Texas Red 30, and the second fluorescent substance having an excitation spectrum overlapping the fluorescent spectrum of this fluorescent substance. Wake up and excite this. Next, a phthalocyanine derivative 32, a third phosphor having an excitation spectrum that overlaps with the fluorescence spectrum of the second phosphor.
Energy transfer occurs between and excites it.
By sequentially exciting the phosphors having the fluorescence spectrum on the long wavelength side in this manner, the shift between the excitation wavelength and the emission wavelength is increased.

【0031】第3の実施例 以下,本発明による第3の実施例を図7により説明す
る。本実施例は,DNAの塩基配列の決定を対象にした
ものである。DNAのシーケンス反応はサンガー法によ
る。本実施例では,シーケンス用のプライマーとして以
下のものを用いる。蛍光体の組み合わせとしては,エネ
ルギー供与体としてアルゴンイオンレーザ(発振波長4
88nm)で効率よく励起できるフルオレセインイソチ
オシアネイト(FITC)71,エネルギー受容体とし
て励起スペクトルがFITC71の蛍光スペクトルと重
なりが大きくかつ蛍光スペクトルの極大がFITC71
のそれと100nm近く離れているスルフォローダミン
101の塩化スルフォン酸誘導体(商品名テキサスレッ
ド)72を用いる。4種のプライマー73,74,7
5,76に対応して,それぞれプライマー上でのFIT
C71とテキサスレッド72の距離を変える。すなわ
ち,FITC71とテキサスレッド72を2塩基,5塩
基,9塩基,12塩基離して標識する。プライマーの塩
基配列としては,M13ファージの制限酵素によるカッ
ティングサイトのすぐ上流の30merとした。
Third Embodiment Hereinafter, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is directed to the determination of the base sequence of DNA. The DNA sequencing reaction is based on the Sanger method. In this embodiment, the following primers are used as sequencing primers. As a combination of phosphors, an argon ion laser (with an oscillation wavelength of 4) was used as an energy donor.
Fluorescein isothiocyanate (FITC) 71, which can be efficiently excited at 88 nm), as an energy acceptor, the excitation spectrum largely overlaps with the fluorescence spectrum of FITC 71, and the maximum of the fluorescence spectrum is FITC 71.
And a sulfonated chloride derivative (trade name: Texas Red) 72 of sulfolodamine 101 which is separated from that of the above by nearly 100 nm. Four types of primers 73, 74, 7
FIT on primers corresponding to 5,76
Change the distance between C71 and Texas Red 72. That is, FITC71 and Texas Red 72 are labeled with a distance of 2, 5, 9, or 12 bases apart. The nucleotide sequence of the primer was 30 mer immediately upstream of the cutting site of the M13 phage with the restriction enzyme.

【0032】エネルギー供与体および受容体のオリゴヌ
クレオチドへの標識には,第1の実施例と同じように,
特開昭61−44353号公報に開示の方法を用いる。
エネルギー供与体および受容体をオリゴヌクレオチドに
一個ずつ標識するために以下の標識法を用いる。上記の
標識位置にホスホン酸を導入したオリゴヌクレオチドに
まずFITC71を標識する反応を行う。この時反応生
成物を液体クロマトグラフィーで随時モニターし,DN
A由来の260nmの吸光度とFITC71由来の49
0nmの吸光度を比較することにより,FITC71が
ある程度導入されて,しかも,FITC71が2個導入
されているものがそれほど多くない段階で反応を停止す
る。この反応生成物をアクリルアミドゲル中で電気泳動
し,無標識のオリゴヌクレオチドとFITC71が一個
および二個導入されたものを分離し,FITC71が一
個導入された部分を含むゲルを切り出し,その中に含ま
れるオリゴヌクレオチドを精製する。このようにして生
成したFITC標識DNAオリゴマーにテキサスレッド
72を標識する反応を行う。以上の反応プロセスにより
FITC71とテキサスレッド72が一個ずつ標識され
たDNAオリゴマー73,74,75,76が得られ
る。
As in the first embodiment, the labeling of the oligonucleotide with the energy donor and the acceptor was performed in the same manner as in the first embodiment.
The method disclosed in JP-A-61-44353 is used.
The following labeling method is used to label the energy donor and acceptor one by one on the oligonucleotide. First, a reaction of labeling FITC71 with the oligonucleotide having a phosphonic acid introduced at the label position is performed. At this time, the reaction product is monitored at any time by liquid chromatography, and DN
Absorbance at 260 nm from A and 49 from FITC71
By comparing the absorbances at 0 nm, the reaction is stopped at a stage where FITC71 has been introduced to some extent and two FITC71s have not been introduced much. The reaction product is subjected to electrophoresis in an acrylamide gel to separate an unlabeled oligonucleotide from one into which one and two FITC71 have been introduced, cut out a gel containing a portion into which one FITC71 has been introduced, and contained the gel therein. The oligonucleotide to be purified is purified. A reaction for labeling Texas Red 72 with the FITC-labeled DNA oligomer thus generated is performed. Through the above reaction process, DNA oligomers 73, 74, 75 and 76 in which one FITC 71 and one Texas Red 72 are labeled are obtained.

【0033】以上により調製されたDNAオリゴマー,
すなわちプライマー73,74,75,76を用いて塩
基種ごとにシーケンス反応37を行う。次に,これら反
応生成物38,39,40,41を混合8し,同一の泳
動路で電気泳動9を行う。電気泳動用のゲル60とし
て,ガラス板61に挟まれる,変性剤としてウレアを混
入した,4.5%のアクリルアミドゲルを用いる。ゲル
60の上端と下端の間に30V/cm程度の電圧を印加す
る。蛍光の計測は,泳動距離30cmのところで,ゲル6
0の端面よりレーザ光源62からのアルゴンレーザ光6
3を,反射鏡64を使用し泳動方向に垂直に入射させる
ことにより行う。反応生成物中の各DNA断片70がレ
ーザ光の照射部位を通過するときに発する発光像を蛍光
二色検出装置で受光する。蛍光二色検出装置は,第1の
実施例で説明した図1に示すものと同様である。光学フ
ィルター66として,FITC71からの発光を透過さ
せる中心波長520nmで半値幅30nmのものと,テ
キサスレッド72からの発光を透過させる中心波長61
5nmで半値幅30nmのものを用いた。
The DNA oligomer prepared as described above,
That is, a sequence reaction 37 is performed for each base type using the primers 73, 74, 75, and 76. Next, these reaction products 38, 39, 40 and 41 are mixed 8 and subjected to electrophoresis 9 in the same migration path. As the gel 60 for electrophoresis, a 4.5% acrylamide gel sandwiched between glass plates 61 and mixed with urea as a denaturant is used. A voltage of about 30 V / cm is applied between the upper end and the lower end of the gel 60. Fluorescence was measured at gel distance of 30 cm at a migration distance of 30 cm.
Argon laser light 6 from the laser light source 62 from the end face
3 is performed by using a reflecting mirror 64 and making the light incident perpendicularly to the migration direction. An emission image generated when each DNA fragment 70 in the reaction product passes through the laser light irradiation site is received by the fluorescent two-color detection device. The fluorescent two-color detection device is the same as that shown in FIG. 1 described in the first embodiment. The optical filter 66 has a central wavelength of 520 nm for transmitting light emitted from the FITC 71 and a half-value width of 30 nm, and a central wavelength 61 for transmitting light emitted from Texas Red 72.
5 nm and a half value width of 30 nm were used.

【0034】これら塩基種ごとのDNA断片を発振波長
488nmのアルゴンレーザで励起すると,FITC7
1とテキサスレッド72の距離に対応して,エネルギー
移動の効率が違うため,520nmにピークをもつFI
TC71による発光と620nmにピークをもつテキサ
スレッド72による発光の強度比を計測することにより
4種のプライマー38,39,40,41を識別でき
る。すなわち,二次元検出器68からの信号をデータ処
理装置69で処理し,それぞれの蛍光体からの発光を識
別し,その強度比を計算し塩基種を特定する。
When these DNA fragments of each base type are excited by an argon laser having an oscillation wavelength of 488 nm, FITC7
FI with a peak at 520 nm due to the difference in energy transfer efficiency corresponding to the distance between 1 and Texas Red 72
The four types of primers 38, 39, 40, and 41 can be identified by measuring the intensity ratio of the emission of TC71 and the emission of Texas Red 72 having a peak at 620 nm. That is, the signal from the two-dimensional detector 68 is processed by the data processing device 69, the light emission from each phosphor is identified, the intensity ratio is calculated, and the base type is specified.

【0035】本実施例では,平板状のゲル60を用いた
電気泳動によるシーケンシングを説明したが,本発明は
それに限定されるものではない。特に,50μmから1
00μm程度の単一細管中のゲルまたは電解液中での電
気泳動,すなわちキャピラリー電気泳動によるシーケン
シングでは,塩基種ごとの4種の試料を同時に泳動する
ことが必須なため,効果が大きい。
In this embodiment, the sequencing by electrophoresis using the flat gel 60 has been described, but the present invention is not limited to this. In particular, from 50 μm to 1
In electrophoresis in a gel or electrolyte in a single capillary tube of about 00 μm, ie, sequencing by capillary electrophoresis, it is essential to simultaneously migrate four types of samples for each base type, so that the effect is large.

【0036】また,本実施例ではその間でエネルギー移
動を生ずる蛍光体の組み合わせとしてアルゴンイオンレ
ーザで励起できる,FITC71とテキサスレッド72
を選定したが,本発明はそれに限定されるものではな
い。特に,官能基あるいは中心金属を変えることによ
り,650nmから750nmの領域で,その蛍光スペ
クトルを変化させることが可能な,フタロシアニン誘導
体の適当な組み合わせを選択すれば,半導体レーザで励
起することが可能となり,装置の小型化,低価格化も実
現できる。
Further, in this embodiment, FITC 71 and Texas Red 72 which can be excited by an argon ion laser as a combination of phosphors which cause energy transfer therebetween.
However, the present invention is not limited to this. In particular, by selecting an appropriate combination of phthalocyanine derivatives capable of changing its fluorescence spectrum in the range of 650 nm to 750 nm by changing the functional group or the central metal, it becomes possible to excite with a semiconductor laser. In addition, downsizing of the apparatus and reduction in price can be realized.

【0037】第4の実施例 本発明による第4の実施例を図8により説明する。本実
施例は,DNAのセンス鎖とアンチセンス鎖の同一泳動
路での同時シーケンスを実現するものである。本実施例
では,プラスミドPUC18にインサートされたDNA
試料を対象とする。センス鎖方向プライマー87,8
8,89,90は,エネルギー供与体として,アルゴン
イオンレーザで効率よく励起でき,かつその蛍光スペク
トルがテキサスレッド84の励起スペクトルと重なりの
大きな526nmに発光のピークをもつサクシニルフル
オレセイン誘導体(SF526)83,エネルギー受容
体としてテキサスレッド84により標識される。上記四
種のプライマーにおけるエネルギー供与体と受容体間の
距離は第3の実施例で用いたのと同様,2塩基,5塩
基,9塩基,12塩基である。反対方向のシーケンシン
グ用プライマー,アンチセンス鎖方向プライマー91,
92,93,94は,エネルギー供与体として,やはり
アルゴンイオンレーザで効率よく励起でき,かつSF5
26 83の蛍光スペクトルと明瞭に識別できる,50
5nmに発光のピークをもつサクシニルフルオレセイン
誘導体(SF505)85,エネルギー受容体として励
起スペクトルがSF505 85の蛍光スペクトルと重
なりが大きくかつ蛍光スペクトルの極大が580nmで
SF505 85,SF526 83およびテキサスレッ
ド84のそれと明瞭に識別が可能なテトラメチルローダ
ミンイソチオシアネイト(TRITC)86により標識
される。上記四種のプライマーにおけるエネルギー供与
体と受容体間の距離は第3の実施例で用いたのと同様,
2塩基,5塩基,9塩基,12塩基である。また塩基配
列はPUCのカッティングサイトのすぐ下流の30塩基
とする。なおSF505およびSF526は,特開平1
−180455号公報に開示の方法で合成できる。
Fourth Embodiment A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a simultaneous sequence of the sense strand and the antisense strand of DNA in the same migration path is realized. In this example, DNA inserted into plasmid PUC18 was used.
Target the sample. Primer for sense strand 87,8
8, 89 and 90 are succinylfluorescein derivatives (SF526) 83 which can be efficiently excited by an argon ion laser as an energy donor and have an emission peak at 526 nm whose fluorescence spectrum largely overlaps with the excitation spectrum of Texas Red 84. , Labeled with Texas Red 84 as an energy acceptor. The distances between the energy donor and the acceptor in the above four primers are 2, 5, 9, and 12 as in the third embodiment. A primer for sequencing in the opposite direction, a primer 91 for antisense strand direction,
92, 93, and 94 can also be efficiently excited by an argon ion laser as energy donors, and
26 can be clearly distinguished from 83 fluorescence spectra, 50
A succinylfluorescein derivative (SF505) 85 having an emission peak at 5 nm, as an energy acceptor, the excitation spectrum of which overlaps greatly with the fluorescence spectrum of SF505 85 and the maximum of the fluorescence spectrum is 580 nm, and that of SF505 85, SF526 83 and Texas Red 84 at 580 nm. Labeled with clearly distinguishable tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC) 86. The distance between the energy donor and the acceptor in the above four primers was the same as that used in the third embodiment.
They are 2, 5, 9 and 12 bases. The base sequence is 30 bases immediately downstream of the cutting site of PUC. Note that SF505 and SF526 are disclosed in
It can be synthesized by the method disclosed in -180455.

【0038】シーケンス反応95,6は通常の反応プロ
トコルに準じて行う。塩基種ごとの反応生成物97a,
97bを混合8して,図5に示すように,ガラス板61
に挟まれる,ウレアを混合した変性条件下のアクリルア
ミドゲル60中の同一の泳動路で電気泳動39により,
DNA断片をその分子量によって分離する。DNA断片
上の蛍光標識からのエネルギー移動に基づく蛍光体の発
光の計測44は,図1に示す,第1の実施例と同様な励
起用レーザ光,電気泳動装置,および光検出器の組合せ
により検出する。第1の実施例との違いは,図5に示し
た発光像の像分割部分で,本実施例ではレーザ光47に
より励起される四種類の発光を検出するために,五角形
のプリズム48と透過特性の異なる四種類の光学フィル
ター49を用いる。以上の光学系により四種類の蛍光体
からの発光を識別して検出することが可能となる。デー
タ処理装置69でSF526 83とテキサスレッド8
4,SF505 85とTRITC26の発光強度比を
計算することによって,解析しようとするDNAの方向
および塩基種の配列を特定できる。
The sequence reactions 95 and 6 are carried out according to a usual reaction protocol. Reaction product 97a for each base species,
97b is mixed 8 and, as shown in FIG.
In the same electrophoresis path in the acrylamide gel 60 under denaturing conditions mixed with urea,
DNA fragments are separated by their molecular weight. The measurement 44 of the emission of the fluorescent substance based on the energy transfer from the fluorescent label on the DNA fragment is performed by the combination of the laser beam for excitation, the electrophoresis apparatus, and the photodetector similar to the first embodiment shown in FIG. To detect. The difference from the first embodiment is the image division portion of the light emission image shown in FIG. 5. In this embodiment, a pentagonal prism 48 and a pentagonal prism 48 are used to detect four types of light emission excited by the laser beam 47. Four types of optical filters 49 having different characteristics are used. With the above optical system, it is possible to identify and detect light emission from four types of phosphors. SF526 83 and Texas Red 8 at the data processor 69
By calculating the emission intensity ratio between 4, SF50585 and TRITC26, the direction of the DNA to be analyzed and the sequence of the base type can be specified.

【0039】第5の実施例 本発明による第5の実施例を図9により説明する。本実
施例では,λファージDNAをモデル物質として,これ
を異なる組み合わせの制限酵素で切断した試料を相互の
距離がそれぞれ異なるエネルギー供与体と受容体で標識
しておき,それを同一泳動路で,同時に電気泳動し,そ
のパターンの違いを供与体と受容体からの発光強度比の
違いにより識別する。
Fifth Embodiment A fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this example, using λ phage DNA as a model substance, samples obtained by cleaving the λ phage DNA with different combinations of restriction enzymes were labeled with energy donors and acceptors whose distances were different from each other, and were labeled on the same migration path. Simultaneous electrophoresis is performed, and the difference in the pattern is identified based on the difference in the emission intensity ratio between the donor and the acceptor.

【0040】本実施例では,制限酵素HindIIIの切断部
位に,その間でエネルギー移動を生ずる二種類の蛍光体
を標識した二本鎖DNAオリゴマー1c,1dをライゲ
ーション反応6により導入する。エネルギー供与体とし
てはFITC2,エネルギー受容体としてテキサスレッ
ド4a,4bを用いる。ライゲーション反応6による標
識蛍光体の導入に用いるDNA二本鎖オリゴマーは以下
の配列番号1の構造を有し,右端の一本鎖部分がHindII
Iによる切断形状と一致しており,ライゲーション反応
6により,HindIII切断断片の切断部位に選択的に結合
する。
In the present embodiment, double-stranded DNA oligomers 1c and 1d labeled with two kinds of fluorescent substances that generate energy transfer between them are introduced into the cleavage site of the restriction enzyme HindIII by the ligation reaction 6. FITC is used as an energy donor, and Texas Red 4a, 4b is used as an energy acceptor. The DNA double-stranded oligomer used to introduce the labeled fluorescent substance by the ligation reaction 6 has the structure of the following SEQ ID NO: 1, and the right-hand single-stranded portion is HindII.
It is consistent with the cleavage shape of I, and selectively binds to the cleavage site of the HindIII cleavage fragment by ligation reaction 6.

【0041】5′−CGTTGTAAAACGACGG
CCAGT−3′ 3′−GCAACATTTTGCTGCCGGTCAT
CGA−5′ 蛍光体の標識位置は,FITC2が上側の鎖の5′側か
ら3番目のTと4番目のTの間のリンの部分とし,テキ
サスレッド4a,4bがそれぞれ下側の鎖の3′側から
7番目のTと8番目のTの間のリンの部分,同じく3′
側から12番目のCと13番目のTの間のリンの部分で
あり,エネルギー供与体および受容体のオリゴヌクレオ
チドへの標識には第3の実施例と同様な方法を用いる。
二本鎖オリゴマーは,それを構成する各鎖を別々に合成
し,後からアニーリングにより二本鎖とする。
5'-CGTTTGTAAAACGACGG
CCAGT-3 '3'-GCAACATTTTGCTGCCGGTCAT
Regarding the labeling position of the CGA-5 'fluorescent substance, FITC2 is the phosphorus portion between the third T and the fourth T from the 5' side of the upper strand, and Texas Red 4a and 4b are the lower strands, respectively. Phosphorus portion between 7th T and 8th T from 3 'side, 3'
A portion of phosphorus between the twelfth C and the thirteenth T from the side, and the same method as in the third embodiment is used for labeling the oligonucleotide of the energy donor and the acceptor.
For the double-stranded oligomer, each of the constituent chains is separately synthesized, and later converted into a double-stranded chain by annealing.

【0042】DNA試料の調製は以下の手順で行う。λ
ファージDNAを制限酵素HindIIIで消化した分解生成
物(λ/HindIII;市販品)5に,それぞれ約十倍量の蛍
光標識した二本鎖DNAオリゴマー1c,1dを加え,
市販のライゲーションキットを用いて,16℃で30分
間ライゲーション反応6を行ない,反応生成物をエタノ
ール沈殿により精製する。次に,3′側から12番目の
Cと13番目のTの間にテキサスレッド4bを含む反応
生成物を50mMのTris−HCl(pH7.5),10mM
のMgCl2,1mMのDithiothreitol,50mMのN
aClからなる,37℃のバッファー中で制限酵素Hinf
Iにより制限酵素消化反応7を行い,反応生成物をエタ
ノール沈殿により精製する。
The preparation of a DNA sample is performed according to the following procedure. λ
To a degradation product (λ / HindIII; commercially available product) 5 obtained by digesting the phage DNA with the restriction enzyme HindIII, about 10 times the amount of each of the fluorescently labeled double-stranded DNA oligomers 1c and 1d was added.
Ligation reaction 6 is performed at 16 ° C. for 30 minutes using a commercially available ligation kit, and the reaction product is purified by ethanol precipitation. Next, the reaction product containing Texas Red 4b between the twelfth C and the thirteenth T from the 3 'side was mixed with 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM
MgCl 2 , 1 mM Dithiothreitol, 50 mM N
Restriction enzyme Hinf in a buffer of 37 ° C consisting of aCl
A restriction enzyme digestion reaction 7 is carried out by I, and the reaction product is purified by ethanol precipitation.

【0043】次に,これら反応生成物を混合8し,同一
の泳動路で電気泳動9を次の条件で行う。電気泳動9の
ゲルとしては,3%のアクリルアミドゲルを用いる。ゲ
ルの上端と下端の間に30V/cm程度の電圧を印加し,
発光の計測44は,泳動距離10cmのところで,ゲルの
端面よりアルゴンレーザ光を泳動方向に垂直に入射させ
て行う。反応生成物中の各DNA断片70がレーザ光の
照射部位を通過するときに発する発光像を図7に示すよ
うな蛍光二色検出装置で検出する。蛍光二色検出装置は
第3の実施例と同じものを用いる。520nm近辺の発
光強度と620nm近辺の発光強度をデータ解析するこ
とにより,λファージDNAをHindIIIで消化した断片
からの信号とそれをさらにHinfIで消化した断片からの
信号を明瞭に識別して検出することができる。
Next, these reaction products are mixed 8 and subjected to electrophoresis 9 in the same electrophoresis path under the following conditions. As the gel for electrophoresis 9, a 3% acrylamide gel is used. Apply a voltage of about 30 V / cm between the top and bottom of the gel,
The measurement of light emission 44 is performed by injecting argon laser light perpendicularly to the migration direction from the end face of the gel at a migration distance of 10 cm. An emission image generated when each DNA fragment 70 in the reaction product passes through the laser light irradiation site is detected by a fluorescent two-color detection device as shown in FIG. The same two-color fluorescence detector as that of the third embodiment is used. By analyzing data of the emission intensity around 520 nm and the emission intensity around 620 nm, the signal from the fragment obtained by digesting the λ phage DNA with HindIII and the signal from the fragment obtained by digesting the λ phage DNA with HinfI are clearly distinguished and detected. be able to.

【0044】本実施例は,λファージDNAをモデル試
料として用いたものであるが,本手法が以下のような用
途に有効である。まず第一に,その制限酵素切断断片の
分子量分布を調査したいDNAの,ある制限酵素消化物
と,その切断断片の分子量分布が知られている特定の制
限酵素消化物を,それぞれ相互の距離の異なる蛍光体の
組み合わせで標識しておき,それぞれの電気泳動パター
ンの比較をそれぞれの蛍光体の発光強度を識別して行
う。これにより前記のDNA断片の分子量分布を求める
ことができる。他の例として,例えば菌株の異なる細菌
類のゲノムDNAをそれぞれ相互の距離が異なる蛍光体
の組み合わせで標識しておき,それぞれの同じ制限酵素
の組合せによる消化断片の電気泳動パターンの比較を,
それぞれの発光強度を識別して,その差を求めることに
より,菌株の違いによるDNA消化断片の相違の部分の
みを選択的に検出することができる。後者の例は,遺伝
性の疾患を有する個体と正常な個体間の比較を行う場合
にも有効である。
In this example, λ phage DNA was used as a model sample, but this technique is effective for the following uses. First, a certain restriction enzyme digest of DNA whose molecular weight distribution of the restriction enzyme fragment is to be investigated and a specific restriction enzyme digest of which the molecular weight distribution of the restriction fragment is known are separated from each other by distance. Labeling is performed with a combination of different phosphors, and the comparison of each electrophoresis pattern is performed by identifying the emission intensity of each phosphor. Thereby, the molecular weight distribution of the DNA fragment can be obtained. As another example, for example, genomic DNAs of different bacterial strains are labeled with a combination of fluorophores having different distances from each other, and a comparison of electrophoresis patterns of digested fragments with the same combination of restriction enzymes is performed.
By discriminating the respective luminescence intensities and determining the difference, it is possible to selectively detect only the difference in the DNA digestion fragment due to the difference in the strain. The latter example is also effective when comparing individuals with a genetic disease and normal individuals.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば,電気泳動において同一
泳動路での蛍光検出を,励起光の波長と発光波長を十分
離して行うことができるため,高感度なDNAの分子量
分離パターンの計測が実現できる。また,多種類の蛍光
体を単一のレーザ光で高い効率で励起できるので,高感
度かつスループットの大きなDNAの分子量分離パター
ンの計測が実現できる。
According to the present invention, it is possible to detect fluorescence in the same migration path in electrophoresis by sufficiently separating the wavelength of the excitation light and the wavelength of the emission light. Can be realized. Further, since various kinds of phosphors can be excited with a single laser beam with high efficiency, it is possible to measure a high-sensitivity and high-throughput measurement of a DNA molecular weight separation pattern.

【0046】また,本発明によれば二種類の蛍光体(色
素)で四種以上のDNA試料の識別が実現でき,同一の
泳動路で,単一のレーザ光で多数のDNA試料を同時に
識別して検出することが可能となる。しかも,DNA試
料の種類ごとに蛍光体を変えて検出する場合よりも高感
度な検出が実現できる。したがって,DNAシーケンシ
ングのスループットの大幅な向上が可能となる。例え
ば,四種以上のDNA試料の同時シーケンシング,セン
ス鎖,アンチセンス鎖の同時シーケンシングなどが可能
となる。さらに,四種以上のDNA試料の制限酵素切断
断片の分子量分布の同時計測も実現できる。特に,キャ
ピラリー電気泳動を用いたシーケンシングでは塩基種ご
との四種の試料の識別が必須なため,本発明の効果が大
きい。
Further, according to the present invention, discrimination of four or more DNA samples can be realized by two kinds of phosphors (dyes), and a large number of DNA samples can be simultaneously discriminated by a single laser beam in the same migration path. And can be detected. In addition, more sensitive detection can be realized than in the case where the detection is performed by changing the fluorescent substance for each type of DNA sample. Therefore, it is possible to greatly improve the throughput of DNA sequencing. For example, simultaneous sequencing of four or more kinds of DNA samples, simultaneous sequencing of sense strand and antisense strand, and the like can be performed. Further, simultaneous measurement of the molecular weight distribution of restriction enzyme cleavage fragments of four or more DNA samples can be realized. In particular, in the case of sequencing using capillary electrophoresis, the effect of the present invention is great because it is necessary to identify four types of samples for each base type.

【0047】[0047]

【配列表】 SEQUENCE LISTING 〈110〉 HITACH,LTD. 〈120〉 Method for Detecting Molecular Weight Separation Pattern of DNA Fragments 〈130〉 H91010623A 〈160〉 1 〈210〉 1 〈211〉 21 〈212〉 DNA 〈213〉 artificial Sequence 〈220〉 〈222〉 21 〈223〉 Complementary strand has a single stranded-DNA " 3'- tcga -5' " extending from this point in a direction 3' → 5', and double stranded- DNA oligomer can be ligated with a double stranded-DNA fragment digested by HindIII. 〈400〉 1 cgttgtaaaa cgacggccag t 21
配列表フリーテキスト (1)配列番号1の配列に関する他の関連する情報の記
載 末端に1本鎖「3’− tcga −5’」を有し,H
indIIIによる切断部にライゲーション反応により
結合可能な2本鎖DNA。
[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> HITACH, LTD. <120> Method for Detecting Molecular Weight Separation Pattern of DNA Fragments <130> H91010623A <160> 1 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> artificial Sequence <220><222> 21 <223> Complementary strand has a single stranded-DNA "3'-tcga -5 '" extending from this point in a direction 3' → 5 ', and double stranded-DNA oligomer can be ligated with a double stranded-DNA fragment digested by HindIII. <400> 1 cgttgtaaaa cgacggccagt 21
Sequence Listing Free Text (1) Description of other related information regarding the sequence of SEQ ID NO: 1 has a single-stranded "3'-tcga-5 '"
A double-stranded DNA that can bind to a cleavage site of indIII by a ligation reaction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による第1の実施例を示す模式図。FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment according to the present invention.

【図2】本発明による第1の実施例における構成成分の
特性を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of components in the first embodiment according to the present invention.

【図3】本発明による第1の実施例における結果の一例
を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing an example of a result in the first example according to the present invention.

【図4】本発明による第2の実施例を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a second embodiment according to the present invention.

【図5】本発明による第2の実施例における検出部の構
成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of a detection unit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明による第2の実施例におけるT反応用プ
ライマーの代替例。
FIG. 6 shows an alternative example of the primer for T reaction in the second embodiment according to the present invention.

【図7】本発明による第3の実施例を示す模式図。FIG. 7 is a schematic diagram showing a third embodiment according to the present invention.

【図8】本発明による第4の実施例を示す模式図。FIG. 8 is a schematic diagram showing a fourth embodiment according to the present invention.

【図9】本発明による第5の実施例を示す模式図。FIG. 9 is a schematic view showing a fifth embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c,1d…蛍光標識された二本鎖オリゴ
マー,2,28,71…FITC,3,29,86…T
RITC,4,4a,4b,30,72,84…テキサ
スレッド,5…λ/HindIII,6…ライゲーショ
ン反応,7…制限酵素消化反応,8…混合,9…電気泳
動,19…受容体がTRITCの時のスペクトル,20
…受容体がテキサスレッドの時のスペクトル,21…F
ITCのピーク,22…TRITCのピーク,23…テ
キサスレッドのピーク,24…580nmの信号,25
…615nmの信号,26…TRITCの信号,27…
テキサスレッドの信号,31,83…SF526,32
…フタロシアニン誘導体,33,73…A反応用プライ
マー,34,74…C反応用プライマー,35,75…
G反応用プライマー,36,76…T反応用プライマ
ー,37…シーケンス反応,38…A反応生成物,39
…C反応生成物,40…G反応生成物,41…T反応生
成物,44…発光の計測,47…レーザ光,48…五角
形プリズム,49…光学フィルター,50…結像レンズ
系,51…結像面,52…像,60…ゲル,61…ガラ
ス板,62…レーザ光源,63…レーザ光,64…反射
鏡,65…プリズム,66…光学フィルター,67…結
像レンズ系,68…二次元検出器,69…データ処理装
置,70…DNA断片,85…SF505,87,8
8,89,90…センス鎖方向プライマー,91,9
2,93,94…アンチセンス鎖方向プライマー,95
…センス鎖方向シーケンス反応,96…アンチセンス鎖
方向シーケンス反応,97a,97b…シーケンス反応
生成物。
1a, 1b, 1c, 1d: fluorescently labeled double-stranded oligomer, 2, 28, 71: FITC, 3, 29, 86 ... T
RITC, 4, 4a, 4b, 30, 72, 84 Texas red, 5 λ / HindIII, 6 ligation reaction, 7 restriction enzyme digestion reaction, 8 mixed, 9 electrophoresis, 19 receptor TRITC Spectrum at the time of, 20
... spectrum when the receptor is Texas Red, 21 ... F
ITC peak, 22 ... TRITC peak, 23 ... Texas red peak, 24 ... 580 nm signal, 25
... signal of 615 nm, 26 ... signal of TRITC, 27 ...
Texas Red signal, 31,83 ... SF526,32
... Phthalocyanine derivative, 33,73 ... A reaction primer, 34,74 ... C reaction primer, 35,75 ...
G reaction primer, 36, 76 ... T reaction primer, 37 ... sequence reaction, 38 ... A reaction product, 39
... C reaction product, 40 ... G reaction product, 41 ... T reaction product, 44 ... Measurement of light emission, 47 ... Laser light, 48 ... Pentagonal prism, 49 ... Optical filter, 50 ... Imaging lens system, 51 ... Imaging surface, 52 image, 60 gel, 61 glass plate, 62 laser light source, 63 laser light, 64 reflecting mirror, 65 prism, 66 optical filter, 67 imaging lens system, 68 optical system 2D detector, 69 data processing device, 70 DNA fragment, 85 SF505, 87, 8
8, 89, 90 ... sense strand direction primer, 91, 9
2, 93, 94 ... antisense strand direction primer, 95
... sense strand direction sequence reaction, 96 ... antisense strand direction sequence reaction, 97a, 97b ... sequence reaction product.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12N 15/00 A (72)発明者 川本 和子 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 高橋 智 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 西川 哲夫 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12Q 1/68 ZNA G01N 21/64 G01N 27/447 G01N 33/50 C12N 15/09 JICSTファイル(JOIS)Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C12N 15/00 A (72) Inventor Kazuko Kawamoto 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Satoshi Takahashi 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd., Central Research Laboratory (72) Inventor Tetsuo Nishikawa 1-280 Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 7 , DB name) C12Q 1/68 ZNA G01N 21/64 G01N 27/447 G01N 33/50 C12N 15/09 JICST file (JOIS)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(1)2本鎖核酸試料を第1の制限酵素に
より消化して2本鎖核酸断片を得る工程と, (2)前記2本鎖核酸断片を第1の分画と第2の分画に
分ける工程と, (3)第1のエネルギー受容体と第1のエネルギー供与
体とが結合された2本鎖DNAオリゴマーを前記第1の
分画の前記2本鎖核酸断片に導入して第1の2本鎖核酸
断片を得る工程と, (4)前記第1のエネルギー受容体とは異なる第2のエ
ネルギー受容体と前記第1のエネルギー供与体とが結合
された前記2本鎖DNAオリゴマーを前記第2の分画の
前記2本鎖核酸断片に導入して第2の2本鎖核酸断片を
得る工程と, (5)前記第2の2本鎖核酸断片を前記第1の制限酵素
とは異なる第2の制限酵素により消化して第3の2本鎖
核酸断片を得る工程と, (6)前記第1の2本鎖核酸断片と前記第3の2本鎖核
酸断片とを混合する工程と, (7)前記第1の2本鎖核酸断片と前記第3の2本鎖核
酸断片の混合物を電気泳動分離して,分離された断片に
レーザを照射して励起された前記第1のエネルギー供与
体からのエネルギーの移動により,前記第1と第2のエ
ネルギー受容体から発する蛍光を検出して,前記第1の
2本鎖核酸断片と前記第3の2本鎖核酸断片とを識別し
て検出することを特徴とする核酸断片分子量分離パター
ンの検出方法。
(1) a step of obtaining a double-stranded nucleic acid fragment by digesting a double-stranded nucleic acid sample with a first restriction enzyme; (2) separating the double-stranded nucleic acid fragment into a first fraction and a second fraction; And (3) converting the double-stranded DNA oligomer having the first energy acceptor and the first energy donor bound thereto into the double-stranded nucleic acid fragment of the first fraction. Introducing the first double-stranded nucleic acid fragment to obtain a second double-stranded nucleic acid fragment; and (4) combining the second energy acceptor different from the first energy acceptor with the first energy donor. Introducing a single-stranded DNA oligomer into the double-stranded nucleic acid fragment of the second fraction to obtain a second double-stranded nucleic acid fragment; (5) converting the second double-stranded nucleic acid fragment to the second fraction. Digesting with a second restriction enzyme different from the one restriction enzyme to obtain a third double-stranded nucleic acid fragment; (6) Mixing the first double-stranded nucleic acid fragment and the third double-stranded nucleic acid fragment; (7) a mixture of the first double-stranded nucleic acid fragment and the third double-stranded nucleic acid fragment Is separated by electrophoresis, and the separated fragments are irradiated with a laser to detect the fluorescence emitted from the first and second energy acceptors due to the transfer of energy from the first energy donor excited. And detecting the first double-stranded nucleic acid fragment and the third double-stranded nucleic acid fragment.
【請求項2】請求項1に記載の核酸断片分子量分離パタ
ーンの検出方法に於いて,前記第1のエネルギー供与体
が前記2本鎖DNAオリゴマーの第1の鎖に,前記第1
のエネルギー受容体が前記2本鎖DNAオリゴマーの第
2の鎖に,前記第2のエネルギー受容体が前記2本鎖D
NAオリゴマーの第2の鎖にそれぞれ結合されることを
特徴とする核酸断片分子量分離パターンの検出方法。
2. The method for detecting a molecular weight separation pattern of nucleic acid fragments according to claim 1, wherein the first energy donor is attached to a first strand of the double-stranded DNA oligomer.
Is located on the second strand of the double-stranded DNA oligomer, and the second energy receptor is located on the double-stranded DNA
A method for detecting a molecular weight separation pattern of nucleic acid fragments, wherein the nucleic acid fragment is bound to the second strand of the NA oligomer.
【請求項3】(1)2本鎖核酸試料を第1の制限酵素に
より消化して2本鎖核酸断片を得る工程と, (2)前記2本鎖核酸断片を第1の分画と第2の分画に
分ける工程と, (3)第1の距離を隔ててエネルギー受容体とエネルギ
ー供与体とが結合された2本鎖DNAオリゴマーを前記
第1の分画の前記2本鎖核酸断片に導入して第1の2本
鎖核酸断片を得る工程と, (4)前記第1の距離と異なる第2の距離を隔てて前記
エネルギー受容体と前記エネルギー供与体とが結合され
た前記2本鎖DNAオリゴマーを前記第2の分画の前記
2本鎖核酸断片に導入して第2の2本鎖核酸断片を得る
工程と, (5)前記第2の2本鎖核酸断片を前記第1の制限酵素
とは異なる第2の制限酵素により消化して第3の2本鎖
核酸断片を得る工程と, (6)前記第1の2本鎖核酸断片と前記第3の2本鎖核
酸断片とを混合する工程と, (7)前記第1の2本鎖核酸断片と前記第3の2本鎖核
酸断片の混合物を電気泳動分離して,分離された断片に
レーザを照射して励起された前記エネルギー供与体から
発する蛍光と,前記エネルギー供与体からのエネルギー
の移動により前記エネルギー受容体から発する蛍光を検
出して,前記エネルギー供与体から発する前記蛍光の強
度と,前記エネルギー受容体から発する前記蛍光の強度
との比から,前記第1の2本鎖核酸断片と前記第3の2
本鎖核酸断片とを識別して検出することを特徴とする核
酸断片分子量分離パターンの検出方法。
(3) a step of obtaining a double-stranded nucleic acid fragment by digesting a double-stranded nucleic acid sample with a first restriction enzyme; and (2) separating the double-stranded nucleic acid fragment into a first fraction and a second fraction. (3) dividing the double-stranded DNA oligomer, in which an energy acceptor and an energy donor are bound at a first distance, into the double-stranded nucleic acid fragment of the first fraction To obtain a first double-stranded nucleic acid fragment; and (4) the method wherein the energy acceptor and the energy donor are bound at a second distance different from the first distance. Introducing a single-stranded DNA oligomer into the double-stranded nucleic acid fragment of the second fraction to obtain a second double-stranded nucleic acid fragment; (5) converting the second double-stranded nucleic acid fragment to the second fraction; Digesting with a second restriction enzyme different from the one restriction enzyme to obtain a third double-stranded nucleic acid fragment; Mixing the first double-stranded nucleic acid fragment and the third double-stranded nucleic acid fragment; (7) a mixture of the first double-stranded nucleic acid fragment and the third double-stranded nucleic acid fragment Are separated by electrophoresis, and the separated fragments are irradiated with a laser to detect the fluorescence emitted from the energy donor and the fluorescence emitted from the energy acceptor due to the transfer of energy from the energy donor. The ratio of the intensity of the fluorescence emitted from the energy donor to the intensity of the fluorescence emitted from the energy acceptor, the first double-stranded nucleic acid fragment and the third
A method for detecting a molecular weight separation pattern of a nucleic acid fragment, comprising distinguishing the nucleic acid fragment from a main-stranded nucleic acid fragment for detection.
【請求項4】請求項3に記載の核酸断片分子量分離パタ
ーンの検出方法に於いて,前記エネルギー供与体が前記
2本鎖DNAオリゴマーの第1の鎖に,前記エネルギー
受容体が前記2本鎖DNAオリゴマーの第2の鎖にそれ
ぞれ結合されることを特徴とする核酸断片分子量分離パ
ターンの検出方法。
4. The method for detecting a molecular weight separation pattern of a nucleic acid fragment according to claim 3, wherein the energy donor is the first strand of the double-stranded DNA oligomer, and the energy acceptor is the double strand. A method for detecting a molecular weight separation pattern of nucleic acid fragments, wherein each of the nucleic acid fragments is bound to a second strand of a DNA oligomer.
【請求項5】エネルギー供与体とエネルギー受容体との
組み合わせを異ならせて,前記エネルギー供与体と前記
エネルギー受容体とを結合させた複数の核酸断片を調製
する工程と,前記複数の核酸断片を電気泳動し,励起さ
れた前記エネルギー供与体からのエネルギーの移動によ
り前記エネルギー受容体から発する蛍光を検出する工
とを有することを特徴とする核酸断片分子量分離パター
ンの検出方法。
5. The method of claim 1, wherein the energy donor and the energy acceptor
The energy donor and the
Preparation of multiple nucleic acid fragments linked to energy receptor
Performing the electrophoresis of the plurality of nucleic acid fragments and exciting the nucleic acid fragments.
Transfer of energy from the energy donor
Ri as engineering to detect the fluorescence emitted from the energy receptor
A method for detecting a nucleic acid fragment molecular weight separation pattern, comprising:
【請求項6】エネルギー供与体とエネルギー受容体との
組み合わせを異ならせて,前記エネルギー供与体と前記
エネルギー受容体とを結合させた複数の核酸断片を調製
する工程と,前記複数の核酸断片を同一の泳動路で電気
泳動し,励起された前記エネルギー供与体からのエネル
ギーの移動により前記エネルギー受容体から発する蛍光
を検出する工程とを有することを特徴とする核酸断片分
子量分離パターンの検出方法。
6. The method of claim 1 wherein the energy donor and the energy acceptor
The energy donor and the
Preparation of multiple nucleic acid fragments linked to energy receptor
And transferring the plurality of nucleic acid fragments on the same electrophoresis path.
Electrons from the electrophoresed and excited energy donor
Fluorescence from the energy receptor due to energy transfer
Detecting a nucleic acid fragment molecular weight separation pattern.
【請求項7】エネルギー供与体とエネルギー受容体との
相互の距離を異ならせて,前記エネルギー供与体と前記
エネルギー受容体とを結合させた複数の核酸断片を調製
する工程と,前記複数の核酸断片を電気泳動し,励起さ
れた前記エネルギー供与体からのエネルギーの移動によ
り前記エネルギー受容体から発する蛍光を検出する工程
とを有することを特徴とする核酸断片分子量分離パター
ンの検出方法。
7. The method of claim 1 wherein the energy donor and the energy acceptor
The energy donor and the
Preparation of multiple nucleic acid fragments linked to energy receptor
Performing the electrophoresis of the plurality of nucleic acid fragments and exciting the nucleic acid fragments.
Transfer of energy from the energy donor
Detecting the fluorescence emitted from the energy acceptor
A method for detecting a nucleic acid fragment molecular weight separation pattern, comprising:
【請求項8】エネルギー供与体とエネルギー受容体との
相互の距離を異ならせて,前記エネルギー供与体と前記
エネルギー受容体とを結合させた複数の核酸断片を調製
する工程と,前記複数の核酸断片を同一の泳動路で電気
泳動し,励起された前記エネルギー供与体からのエネル
ギーの移動により前記エネルギー受容体から発する蛍光
を検出する工程とを有することを特徴とする核酸断片分
子量分離パターンの検出方法。
8. The method of claim 1 wherein the energy donor and the energy acceptor
The energy donor and the
Preparation of multiple nucleic acid fragments linked to energy receptor
And transferring the plurality of nucleic acid fragments on the same electrophoresis path.
Electrons from the electrophoresed and excited energy donor
Fluorescence from the energy receptor due to energy transfer
Detecting a nucleic acid fragment molecular weight separation pattern.
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